小型四軸飛行器建模與控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、小型四軸飛行器是一種可以垂直起降、機械結(jié)構(gòu)簡單并且易于維護的無人飛行器，具有非常重要的軍事和民用價值。近年來，隨著新材料、微機電系統(tǒng)(MEMS)、微型慣性測量單元(MIMU)以及無人機飛行控制技術(shù)的進步，小型四軸飛行器得到了迅速發(fā)展，目前已經(jīng)成為各大高校、科研院所和企事業(yè)單位研究關(guān)注的熱點領(lǐng)域。同時，小型四軸飛行器又是一種具有多變量、強耦合和非線性等特性的復(fù)雜系統(tǒng)，所以四軸飛行器的建模與控制也成為了控制領(lǐng)域研究的熱點和難點。
　　

2、本文首先論述了小型四軸飛行器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景，在分析小型四軸飛行器結(jié)構(gòu)和飛行原理的基礎(chǔ)上，采用基于牛頓-歐拉方程的方法建立四軸飛行器的數(shù)學(xué)模型，主要包括飛行器的剛體運動學(xué)模型、剛體動力學(xué)模型、控制分配模型和動力系統(tǒng)模型。同時，分析并建立了四軸飛行器的氣動阻力模型，并通過一系列的參數(shù)測量實驗得到了四軸飛行器的轉(zhuǎn)動慣量和動力系統(tǒng)的參數(shù)。繼而在MATLAB/Simulink環(huán)境下搭建了四軸飛行器的仿真平臺。
　　針對四軸飛行器的未建

3、模動態(tài)、模型參數(shù)和內(nèi)外部擾動的不確定性等問題，本文將自抗擾控制器(ADRC)用于四軸飛行器控制系統(tǒng)的設(shè)計并詳細(xì)介紹了ADRC的基本原理，并將粒子群優(yōu)化算法(PSO)與最速下降法相結(jié)合用于ADRC的參數(shù)整定，使得ADRC控制器更易于實現(xiàn)且具有更廣泛的適用性。在仿真平臺上對ADRC四軸飛行器控制系統(tǒng)進行姿態(tài)角跟蹤和位置控制、抗擾性分析和魯棒性分析，結(jié)果表明ADRC控制器具有響應(yīng)速度快、超調(diào)量小、抗干擾能力強、魯棒性好的優(yōu)點。
　　為了